Podczas pracy krótkofalówki w terenie często rozwiązujemy ten sam problem. Chcemy zastosować antenę kierunkową, która da nam lepsze właściwości niż zwykła antena pionowa, ale jednocześnie zależy nam na tym, aby można ją było łatwo przenosić w plecaku. Klasyczny wieloelementowy yagi nemusí byť vždy najpraktickejším riešením. Práve tu prichádza na rad Moxona.
Jest to dwuelementowa antena kierunkowa wykorzystująca promiennik i reflektor. Obydwa elementy posiadają charakterystycznie zakrzywione końcówki zwrócone ku sobie, tworząc zwarty prostokątny kształt. Konstrukcja jest prosta, nie wymaga skomplikowanego okablowania fazowego i umożliwia bezpośrednie zasilanie kablem koncentrycznym o impedancji 50 omów.
Zaujímavú prenosnú verziu pre dvojmetrové pásmo predstavil rádioamatér OE5JFE. W jego konstrukcji zastosowano pręty z włókna szklanego i elementy łączące wydrukowane w 3D. Kontynuował ten projekt PE1RWL, ktorý pripravil vlastnú upravenú verziu s označením Antena Moxona o długości 2 metrów. Szczególnie interesujące jest w nim zastosowanie druku 3D w konstrukcji mechanicznej anteny.
Przeczytasz w artykule
Konstrukcja przystosowana do plecaka
Hlavnou myšlienkou projektu je vytvoriť ľahkú a skladnú smerovú anténu, które można szybko zamontować bezpośrednio na miejscu. Takie rozwiązanie sprawdza się przede wszystkim SOTA a GMA aktivácie, poľné dni alebo UKF konkursy ze stacji górskich. Zamiast nosić nieporęczną antenę, w plecaku mamy kilka prętów, przewodów i małych plastikowych elementów z włókna szklanego.
Części drukowane 3D zapewniają połączenie poszczególnych części i jednocześnie umożliwiają wielokrotny montaż i demontaż. Zaletą jest brak konieczności wykonywania skomplikowanych metalowych wsporników i stosowania dużych konstrukcji wsporczych.
Projekt OE5JFE wykorzystuje środkową część łączącą, uchwyt złącza BNC, cztery zaślepki, dwie podkładki dystansowe i część zabezpieczającą punkt zasilania. PE1RWL przygotował zmodyfikowany zestaw plików STL składający się z centralnej części Mobile Moxon Heart, Feedpointu, dwóch przekładek i czterech End Buttonów.
Niezbędne komponenty i materiały
Przy realizacji według projektu PE1RWL oprócz części drukowanych w 3D będziemy potrzebować także kilku powszechnie dostępnych komponentów:
- 4× pręt z włókna szklanego o średnicy 7,9 mm i długości 360 mm,
- 1× złącze BNC panelu,
- około 160 cm kabla koncentrycznego RG58 (polecam Aircell5),
- 5 cm rurka termokurczliwa,
- 2× śruba M4 × 12 mm, 4× podkładka M4 i 2× nakrętka M4,
- 2x oczko kablowe M4 na przewód o przekroju 0,5 mm²,
- 2x przewód do grzejnika o długości 44 cm,
- 1× przewód do reflektora o długości 96 cm,
- 4× śruba plastikowa M4 x 10 mm do elementów dystansowych.
Podane wymiary przewodów są wynikiem dostrojenia konkretnej konstrukcji. Dlatego PE1RWL zaleca pozostawienie pewnej rezerwy podczas wstępnego montażu i dostosowanie ostatecznych wymiarów dopiero po dokonaniu pomiaru analizatorem antenowym.
Do druku 3D plików PE1RWL wykorzystano materiał PLA o grubości warstwy 0,2 mm i wypełnieniu 15%. Podczas drukowania należy przestrzegać wymiarów otworów na pręty z włókna szklanego i poszczególne elementy łączące.
Montaż mechaniczny i punkt zasilania
Podstawą całej konstrukcji są cztery pręty z włókna szklanego, które tworzą prostokątną geometrię anteny. Ich połączenie zapewnia centralna część wydrukowana w 3D oraz zaślepki końcowe. Dwie przekładki utrzymują odpowiednią odległość pomiędzy emiterem a odbłyśnikiem.
Na szczególną uwagę zasługuje punkt zasilania. Przewody grzejnika podłącza się za pomocą końcówek kablowych i połączeń śrubowych. Kabel koncentryczny RG58 (polecam Aircell5) podłączamy do złącza BNC panelu. Miejsca lutowane i przejścia przewodów należy odciążyć mechanicznie, aby nie uległy uszkodzeniu podczas składania i rozkładania anteny.
Zabezpieczenie punktu zasilania było jedną z modyfikacji pierwotnej konstrukcji OE5JFE. Autor dodał oddzielną część ochronną, która stabilizuje czułe połączenie kabla koncentrycznego z przewodem antenowym. Po zakończeniu lutowania i pozytywnym sprawdzeniu przez analizator zaleca mechaniczne zabezpieczenie złącza odpowiednim klejem lub żywicą epoksydową.
Obliczanie wymiarów i strojenie anteny
Budując Moxon ważne jest prawidłowe określenie wymiarów obu elementów. Nie wystarczy po prostu posłużyć się przybliżoną długością dipola półfalowego i zagiąć jego końce. Na powstałą impedancję i właściwości kierunkowe ma wpływ cała geometria, w tym odległość między elementami i szczeliny między ich zagiętymi końcami.
Obaj autorzy przy sporządzaniu wniosku korzystali z narzędzia internetowego Generator prostokątów Moxona. Pozwala to obliczyć wymiary anteny zgodnie z wymaganą częstotliwością roboczą i średnicą przewodu. W przypadku pasma 144 MHz wskazane jest zatem rozpoczęcie od obliczeń dla wybranej środkowej częstotliwości roboczej, a następnie sprawdzenie wymiarów poprzez pomiar.
Po montażu mechanicznym następuje sprawdzenie za pomocą analizatora antenowego. Monitorujemy głównie częstotliwość rezonansową, impedancję i PSV. Jeżeli minimum PSV znajduje się poza wymaganą częścią pasma, regulujemy długość przewodów. Podczas strojenia zaleca się stopniową zmianę wymiarów i powtarzanie pomiaru po każdej regulacji.
Instalacja i użytkowanie w terenie
Jedną z najciekawszych cech tej konstrukcji jest możliwość szybkiego demontażu i montażu. Po demontażu poszczególne części nie zajmują dużo miejsca, a całą antenę można wygodnie przechowywać w plecaku. Wystarczy zmontować go na miejscu, podłączyć kabel koncentryczny i przymocować do odpowiedniego słupa lub teleskopowego słupa z włókna szklanego.
Podczas montażu należy również uwzględnić polaryzację. Oryginalna konstrukcja OE5JFE przewiduje możliwość mocowania anteny zarówno w pozycji pionowej, jak i poziomej. W tym celu przygotowane są otwory montażowe dla obu orientacji. Wybierając pręt nośny do polaryzacji pionowej, ważne jest, aby zastosować włókno szklane lub inny materiał nieprzewodzący, a nie pręt węglowy, który mógłby mieć wpływ na właściwości elektryczne anteny.
Na poniższym filmie można zobaczyć budowę i praktyczną realizację anteny moxon z części stałych:
Prezentację konstrukcji i jej praktycznego zastosowania uzupełnia kolejny film:
Wniosek
Moxon PE1RWL to dobry przykład tego, jak druk 3D może uprościć konstrukcję anteny krótkofalowej. Zamiast skomplikowanych połączeń mechanicznych otrzymujemy zestaw specjalnie skonstruowanych części z tworzyw sztucznych, które umożliwiają szybki montaż i wielokrotny montaż.
W połączeniu z prętami z włókna szklanego i prostą konstrukcją drutu powstaje ciekawa antena kierunkowa na pasmo dwumetrowe. Jego największą zaletą nie jest próba konkurowania z dużymi systemami antenowymi VHF, ale zaoferowanie praktycznego rozwiązania dla radioamatora, który chce wyruszyć w teren z minimalnym obciążeniem i nie chce być uzależniony wyłącznie od anteny dookólnej.
Pliki STL i szczegóły konstrukcyjne można znaleźć pod adresem Thingiverse – 2-metrowa antena Moxon firmy PE1RWL. Oryginalny projekt OE5JFE jest dostępny pod adresem Thingiverse – antena typu Moxon na pasmo VHF 2m.